[发明专利]一种单光子源和单光子制备方法

权利要求书

1.一种单光子源，用于制备通讯波段的、确定性的目标单光子，所述单光子源包括：

信号光源，用于响应脉冲共振激发，产生波长为第一波长的信号光；

泵浦光源，用于产生波长为第二波长的泵浦光；

差频转换波导模块，用于对所述信号光和所述泵浦光进行差频转换，以生成波长为第三波长的目标光；

第一光学模块，用于将所述目标光准直；以及

滤波模块，用于滤除所述目标光中波长为所述第三波长之外的噪声光子，得到目标单光子。

2.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述信号光源包括：

量子点，包括InAs/GaAs自组装量子点或GaAs/AlGaAs局部刻蚀量子点；以及

光学微腔。

3.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述泵浦光源包括：

可调谐激光器，用于产生波长为所述第二波长的所述泵浦光；以及

功率放大器，用于提高所述泵浦光的功率。

4.根据权利要求3所述的单光子源，其中，所述泵浦光源还包括：

波分复用器，用于滤除所述泵浦光中波长为所述第二波长之外的噪声光子。

5.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述差频转换波导模块包括：

输入单元，包括两根输入光纤和两个模式过滤器，其中，所述输入光纤用于将所述信号光或所述泵浦光耦合入所述模式过滤器中；

第一波导单元，用于连接所述两个模式过滤器的输出端和方向耦合器的输入端；

所述方向耦合器；

第二波导单元，用于连接所述方向耦合器的输出端和所述频率转换光栅的输入端；以及

所述频率转换光栅，用于对输入的光信号进行频率转换，以产生波长为所述第三波长的所述目标光。

6.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述第一光学模块包括：

单透镜，用于准直所述目标光；以及

三维位移台，用于固定所述单透镜；

其中，所述将所述目标光准直是通过调节所述三维位移台的自由度来实现的。

7.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述滤波模块包括：

短通滤波片，用于滤除所述目标光中波长大于所述第三波长的光子；

长通滤波片，用于滤除所述目标光中波长小于所述第三波长的光子；以及

带通滤波片，其中，所述带通滤波片的中心波长为所述第三波长，用于滤除非线性过程中产生的斯托克斯线和反斯托克斯线。

8.根据权利要求1所述的单光子源，其中，所述单光子源还包括第二光学单元，用于收集所述目标单光子，其中，所述第二光学单元包括：

多个反射镜，用于改变所述目标光的传输路径；以及

光纤耦合器，用于耦合所述经过滤波处理的目标光，以收集所述目标单光子。

9.一种利用权利要求1～8中任一项所述的单光子源进行单光子制备的方法，包括：

响应于脉冲共振激发，通过信号光源产生波长为第一波长的信号光；

通过泵浦光源产生波长为第二波长的泵浦光；

通过差频转换波导模块对所述信号光和所述泵浦光进行差频转换，以生成波长为第三波长的目标光；

通过第一光学模块将所述目标光准直；以及

通过滤波模块滤除所述目标光中波长为所述第三波长之外的噪声光子，得到目标单光子。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

通过第二光学单元收集所述目标单光子；

其中，所述通过第二光学单元收集所述目标单光子包括：

通过多个反射镜改变所述目标光的传输路径；以及

通过光纤耦合器耦合所述经过滤波处理的目标光，以收集所述目标单光子。